陰極保護技術在集輸管道內壁應用的失效原因分析

（大慶油田有限責任公司第六采油廠第一油礦，黑龍江 大慶 163114）

0 引言

我國油田開采時間不斷延長，采出液中的含水量不斷增加，部分油田的含水量已經超過了90%以上，采出液中所包含的離子極易對集輸管道內壁產生腐蝕作用，所以強化集輸管道內壁保護是十分重要的。為改善管道腐蝕情況，大都應用緩蝕劑添加、內襯應用、內涂技術、耐腐蝕材料應用及陰極保護技術進行干預[1]。陰極保護技術可對電化學腐蝕進行規避，其電流保護作用較強，保護的距離相對較長，但是該技術應用中也存在一定的弊端，必須分析其應用失效原因并進行改進，以降低集輸管道的腐蝕效果。

1 電流陰極保護技術的應用

根據油田集輸管道油田站場保護需求進行電源功率的設計，依據柔極陽性設計情況及電極安裝形式，采集技術管道內壁保護電位。這一站場應用過程中，集輸管材為20#鋼，未采取任何措施進行管道內壁的防腐處理，在應用其時，鈦基合金為參比電極，安裝形式以直三通開展，MMO鈦芯陽極為參比電極，安裝以斜三通進行，分析管道是否能夠被保護的標準為保護電位范圍是否處于-850～1200mV之間，該數據可直接在顯示器上進行顯示。集輸管道內壁采用脈沖電流印記保護系統，初期所應用的保護電位可達到集輸管道需求，但是，隨著管道運行時間的增加，初期的保護電位會達到對應需求，隨著運行周期的增加，保護電位將逐漸無法滿足保護需求。分析該現象發生的原因，大都由于技術管道中所輸送的介質為油水混合物質，水溶液中所包含的離子數量較多，離子作為導體，在工作中，原油產生電離的難度比較大，無法產生電荷流動，所需導電性能嚴重不足，在該情況下，電阻率較大。除此以外，由于原油的附著作用比較強，其在參比電極或者陰極表面及陽極中會大量附著，對電流的導通效果產生嚴重不良影響，無法對陰極保護系統進行真實有效的電位保護。

2 陰極保護技術在集輸管道內壁應用的失效的解決

由于在采用脈沖電流陰極保護過程中，集輸管道內壁的保護電流想要通過管道，難度較大，所以超聲波及電磁技術自潔電極就被廣泛應用，其中參比電極及陽極均為疏油親水材料組成，該電極在應用過程中，依靠自身技術，可對表面的油膜產生自我清除作用，以此實現陰極保護電極作用。新型電極的研制中，應用了親水/疏油材料進行。

2.1 超聲波自潔電極

頻率特性屬于超聲波自潔電極的主要作用，其具有間歇性特征，通過依靠超聲頻率進行電極的設計，可實現對表面油膜進行清除的作用，其可產生自動對輔助陽極及參比電極的清除效果，以此發揮陰極保護目的。超聲波在介質中會發揮熱效用，有利于對油水界面膜的強度產生消減作用，縮減介質粘稠度，實現油水分離的目的[2]。此外，超聲波機械振動可會產生位移效果，加速油水分離，當前，石油煉化、原油開采及含油污水的處理，均廣泛應用了超聲波自潔技術。在自潔電極上，依靠機械振動及熱效用，可實現自潔效果，將超聲換能器在電極安裝后，可將電極一端向吸聲材料中方式，降低超聲對外界的干擾。

2.2 電磁自潔電極

當前，油水分離技術被廣泛應用于油水混合液之中，在靜態狀況下，油水分離的效果會與磁場的加大成正比，在動態情況下，油水分離效果顯著更優。依靠電磁場在電極上進行油膜剝離，可將水溶液與電極相接觸，實現電流導通效果，并在此基礎上進行陰極保護，在工作過程中，輸送介質的狀態為動態，一旦聯通電磁鐵，會受到油水導電性能的不同，實現油膜脫落作用，在集輸管道及電極中形成回路，實現電流流通目的。

2.3 疏油性材料電極

疏油性材料表面能較低，液體均很難表面附著，其屬于圖額數性能材料的一種，這一材料為高聚物的一種，無導電性能，可依靠化學氣相沉積法及化學鍍法進行高聚物的制備，以形成疏油性材料電極，將其在電極制備中應用，使該電極同時具備參比電極和陽極作用，具備疏油性材料應用優勢，使其不會被原油附著，實現輸油管道內壁的陰極保護效果，降低內壁腐蝕概率[3]。

3 結語

綜上所述，在油田集輸管道的內壁應用電流陰極保護技術，可在電極表面附著魚油，但是長期運行，保護電位會不斷提升，導致保護能力下降，采用超聲波自潔電極、電磁自潔電極及疏油性材料電極，可有效提升保護效果。